专利名称：：一种从气流中去气态有害污染物电解反应器及其应用方法
技术领域：
：本发明涉及一种从气流中去气态有害污染物电解反应器以及利用该电解反应器从气流中去气态有害污染物的方法，特别涉及从气流中去除烃、醇、醚、醛、酚、酮、酯、胺或杂环化合物的有才几气态污染物，或者为二氧化硫、碌u化氢、氮氧化物或氨无机废气的方法。
背景技术：
：烃、醇、醚、醛、酚、酮、酯、胺和杂环化合物如呋喃等有机气态污染物，二氧化硫、硫化氢、氮氧化物和氨等无机污染物，广泛产生于化工、制药和涂装等工业生产过程，这些挥发性有机物大多有毒，排入大气后，会影响生态环境，危害人体健康。但是，由于这些有机物具有化学结构稳定、不易降解的特点，给环保治理带来很大的困难。一般地，吸收法是处理这些有机废气和恶臭气体的主要手段。但吸收法(一般以水作为吸收剂)对水溶性不好的如囟代烃、三苯类，氮氧化物等有害物吸收时，吸收效率低，电解液容易饱和。吸收后的溶液如不经过进一步处理，被吸收处理后的产物又会挥发出来，将会导致二次污染的产生。因此，如何在提高这些水溶性差的有害物的吸收效率的同时，又能避免二次污染物的产生是废气治理过程中急需解决的问题。本发明申请人提出了采用电化学法处理这些难吸收的有害气体，其基本原理是利用电解过程在电极表面发生电化学反应，产生强氧化自由基如O、OH、C1和H02等，这些强氧化性物质与有害物反应，最终把有害物转化为无害物。在本申请之前，本申请人已申请相关的专利专利号为ZL200410084443.X,发明名称为"一种,人气流中去除气态有害物的方法"。该发明提出了一种三维电极电解反应器，其中包括网状结构固定电极和极板间填充活性炭颗粒作为第三电才及，其处理过程是把被处理气体导入该反应器，使其通过网状电极和流化态颗粒床，在板电极上加直流或脉冲电后，反应器内发生氧化还原反应，最终使气流中的有害物被液相氧化吸收，从而达到气体净化的目的。所述的方法采用氯化钠或氯化钾溶液作为电解质溶液。该技术的主要问题需加入作为流动极的颗粒活性炭，固液分离过程比4交麻烦，如能改进吸收液的配方，在无需加入固体流动相的情况下实现高的去除效率，则工业应用更有价值。
发明内容本发明所要解决的首要技术问题是提供一种从气流中去气态有害污染物电解反应器，从而进一步提高电化学反应器的去除效果。本发明所要解决的另一个技术问题是提供利用该电解反应器从气流中去气态有害污染物的方法，以及有效的电解反应的电解液。本发明方法特别适用从气流中除去烃、醇、醚、趁、酚、酮、酯、胺和杂环化合物等有机气态污染物，所述的烃有不饱和烃、芳烃等，本发明方法还适用于二氧化硫、硫化氢、氮氧化物和氨等无机污染物，使气流中含有的这些有害气体在电化学反应器内被氧化，转化为能被溶液吸收的物质，从而达到气体净化的目的。本发明解决上述首要技术问题所采用的技术方案为一种从气流中去气态有害污染物电解反应器，所述的电解反应器底部设有待处理气体进口和排液口，顶部设有净化气体出口，所述的电解反应器内设有电极，其特征在于所述电极包括阴才及板与阳极板交错平行排布的电极单元，所述的电极内阴极板与阳极板交错平行排布所述的电极下方布置有与待处理气体进口连通的气体分布器，所述的电极与净化气体出口之间布置有除雾器，所述的电极与除雾器之间设有力口液口。本发明所述的电极为网式电极或板式电极；所述的电极的阳极材料为带有Ir02、Ru02、Mn02、Pb02或Sn02金属氧化物涂层的钛，阴极材料为钬质材料或钢质材料。极单元的阴极板与阳极板垂直于水平方向布置。所述的电极由相互平行叠置，一4殳由2~100组电极单元组成，所述电极中的阴极板与阳极板交错平行布置。所述的电极单元优选为一块阳极板与一块阴极^反平行布置，所述的电极中的阴极板与阳极板间距为0.5~20cm。但电极单元也可由多块阳极板与阴极板按一块阳极板与一块阴极板交错平行布置。本发明所述的电极也可由多个电极单元平行排布而成，但多个电极单元的排布要使得电极内所有的阳极板与阴极板都满足一块阳极板与一块阴极板交错平行布置的条件。本发明用上述电解反应器从气流中去气态有害污染物的方法为在电解反应器中装入电解液，再将待处理气体通过待处理气体进口导入气体分布器，所述的待处理气体通过气体分布器导入电解反应器，在电解反应器的阴极板及阳极板上加直流或脉冲电流后，所述的电解反应器内发生氧化还原反应，最终将待处理气体中的气态有害污染物转化而被电解液吸收，从而达到气体净化的目的，净化后的气体^v净化气体出口排出，所述电解液为氯化氢水溶液或氯化氢和盐的混合水溶液，所述盐为下列之一或任意两个或两个以上的任意比例的组合氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾。本发明所述的气态有害污染物为下列之一种或一种以上烃、醇、醚、醛、酚、酮、酯、胺或杂环化合物的有机气态污染物，或者为二氧化硫、硫化氢、氮氧化物或氨无机废气。所述的电解反应器的电解液可以是氯化氢水溶液，氯化氬质量百分比浓度一般为O.Ol-6%,最佳为O.l-1%。在上述的氯化氢水溶液中也可以加入一定量盐混合后作为电解液，以增加电解液的电导率。如在氯化氢水溶液中加入氯化钠或氯化钾或硫酸钠或石克酸钾等盐，以增加电解液的电导率，最常用的为氯化钠，在电解液中盐的质量百分比浓度一般为O.l~20%。当在电解反应器电极上加直流或脉沖电后，在电极表面发生电化学反应，在气相产生氯气，氯气溶于水产生具有强氧化性的次氯酸,这些强氧化物质与溶解在电解液中的有害物发生化学反应，最终把有害物氧化转化，从而提高了有害物的吸收效果，达到气体净化目的。本方法一般对烃(以不饱和烃和芳烃效果较好)、醇、醚、醛、酚、酉同、酯、胺和呋喃等有机物主要的氧化产物为有机酸类物质，二氧化石危被氧化为硫酸根离子、硫化氢被氧化为单质硫和硫酸根离子、氮氧化物和氨氧化的主要产物为硝酸根离子。气相和液相的氧化剂通过电化学反应器再生。试-险发现当电解液中加入氯化氢溶液后，在酸性环境下，有害气体的去除效率比采用氯化钠溶液、碱性溶液或纯水作为电解液时均有大幅度的提高。主要的电化学反应过程如下电化学反应阳极2C1--2e—Cl2(1)阴极2H++2e—H2(2)Cl2+H20—HCIO+HC1(3)本发明所釆用的电解反应器的结构一般为立式结构，待处理气体通过气体分布器通过曝气从电解反应器底部导入反应器，电极阳极材料是以钛为基体带有金属氧化物涂层如Ir02、Ru02、Pb02或Sn02等的网状或板状电极，这几种阳极材料的实际使用效果大体相当，以Ru02稍好(有关金属氧化物电极材料可参看冯玉强等编"电化学技术在环境工程中的应用"，化学工业出版社，2002)。阴极材料是以钛或不锈钢质材料的金属网或板制作。电极间距视反应器大小和电流密度而说明书第6/10页定，一般为0.5-20cm;电极对水平或垂直于水平方向布置，废气由反应器底部经过曝气通入，经过气液反应区后，由上部排出。装置可以由上述的电解反应器多个并联或串联组成交替工作。本发明所采用供电方式包括直流和脉冲，直流供电电压一般为l-30V,脉冲供电电压为0-40V,脉冲重复频率一4殳为20-5KHz。电极板间距为0.5-20cm，电流密度一般为50-1000A/m2。在相同功率下，采用脉冲供电的去除率要稍高于直流供电。本发明的有益效果是1、本发明所采用的电解反应器的结构一^l殳为立式结构，待处理气体通过气体分布器通过曝气从电解反应器底部导入反应器，电极阳极材料是以钛为基体带有金属氧化物涂层的网状或板状电极，阴极材料是以钛或不锈钢质材料的金属网制作，电解反应器中不需加流动极的颗粒活性炭，运行费用低。2、本发明采用氯化氢水溶液或氯化氢和盐的混合水溶液作为电解反应的电解液，使有害气体在酸性环境下，通过电解反应器时被氯化氢电解时产生的次氯酸氧化后被溶液吸收，特别适用于水溶性不好的不饱和烃、三笨类等有害废气的处理。图1为本发明实施例1所用装置内部结构示意图电极为网状电极的单个电解反应器的结构示意图，如图l所示，阳极板与阴极板水平方向布置。图1中1待处理气体进口，2气体分布器，3网状阳极，4网状阴极，5除雾器，6净化气体出口，7加液口，8排液口。图2为本发明实施例2所用装置内部结构示意图单个电解反应器中的单元电极结构示意图，阳极板与阴极板垂直于水平方向布置。图2中l待处理气体进口，2气体分布器，3板状阳极，4板状阴极，5除雾器，6净化气体出口，7加液口，8排液口。具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明的保护范围不限于此。实施例1实验装置采用图1所示的由6组电极单元叠加组成的反应器，为长万体立式结构，反应器尺寸为130mmx130mmx800mm,网状电极极板间距离为45mm。网状阳极材料为Ru02/Ti,网状阴极材料为316L不锈钢材料，电极厚度均为lmm,网孔为5mmx12mm菱形孔。处理步骤从反应器加液口7装入电解液，再将待处理气体通过待处理气体进口l导入气体分布器2，所述的待处理气体通过气体分布器2导入反应器，在反应器的阴极板4及阳极板3上加直流或脉沖电流后，反应器内发生氧化还原反应，将待处理气体中的气态有害污染物转化而被电解液吸收，净化后的气体经除雾器5从净化气体出口6排出。实验条件和参数电解液0.2%氯化氢溶液或0.2%氯化氢溶液与1%氯化钠混合溶液，溶液pH值为l~1.5。电解液液面在最高层电极板上面100mm左右。电源参数直流电源，电流10A气体流量2000ml/min，温度20°C待处理气体组成空气+气态有害污染物实验结果如表l所示表l<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>实施例2实验装置采用图2所示的由6对板电极单元水平放置组成的反应器，反应器尺寸为300mmx300mmx400mm,电极板尺寸为130mmx130mm,极板间距离为40mm。阳极材料为Pb02/Ti，阴极板材料为4太，电才及厚度均为lmm。处理步骤同实施例l。实验条件和参数电解液0.5%氯化氩溶液或0.5°/。氯化氬溶液与5%硫酸钠的混合溶液，溶液pH值约为0.81.5。液面在最高层电极板上面100mm左右。电源参数脉冲电源，电流峰值15A，脉冲频率50Hz。气体流量2000ml/min,气体温度20°C待处理气体组成空气+气态有害污染物实验结果如表2所示表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>权利要求1、一种从气流中去气态有害污染物电解反应器，所述的电解反应器底部设有待处理气体进口和排液口，顶部设有净化气体出口，所述的电解反应器内设有电极，其特征在于所述电极包括阴极板与阳极板交错平行排布的电极单元，所述的电极内阴极板与阳极板交错平行排布，所述的电极下方布置有与待处理气体进口连通的气体分布器，所述的电极与净化气体出口之间布置有除雾器，所述的电极与除雾器之间设有加液口。2、如权利要求l所述的电解反应器，其特征在于所述的电极为网式电极或斧反式电极。3、如权利要求l所述的电解反应器，其特征在于所述的电极的阳极材料为带有Ir02、Ru02、Mn02、Pb02或Sn02金属氧化物涂层的钛，阴极材料为钛质材料或钢质材料。4、如权利要求l所述的电解反应器，其特征在于所述的电极单元的阴极板和阳极板水平方向布置。5、如权利要求l所述的电解反应器，其特征在于所述的电极单元的阴极板与阳极板垂直于水平方向布置。6、如权利要求4或5所述的电解反应器，其特征在于所述电极中的阴极板与阳极板交错平行布置，阴极板与阳极板间距为0.5~20cm。7、一种用如权利要求l所述的电解反应器从气流中去气态有害污染物的方法，其特征在于所述的方法是在电解反应器中装入电解液，再将待处理气体通过待处理气体进口导入气体分布器，所述的待处理气体通过气体分布器导入电解反应器，在电解反应器的阴极板及阳极板上加直流或脉冲电流后，所述的电解反应器内发生氧化还原反应，最终将待处理气体中的气态有害污染物转化而被电解液吸收，净化后的气体从净化气体出口排出，所述电解液为氯化氢水溶液或氯化氢和盐的混合水溶液，所述盐为下列之一或任意两个或两个以上的任意比例的组合氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾。8、如权利要求7所述的从气流中去气态有害污染物的方法，其特征在于所述的气态有害污染物为下列之一种或一种以上的组合烃、醇、醚、醛、酚、酮、S旨、胺、杂环化合物、二氧化石克、辟"匕氢、氮氧化物、氨。9、如权利要求7所述的从气流中去气态有害污染物的方法，其特征在于所述的电解液为氯化氢水溶液，所述的电解液中氯化氢质量百分比浓度为0.01~6%。10、如权利要求7所述的从气流中去气态有害污染物的方法，其特征在于所述电解液为氯化氢和盐的混合水溶液，所述的电解液中氯化氢质量百分比浓度为0.01~6%,盐的质量百分比浓度为O.l~20%。全文摘要本发明公开了一种从气流中去气态有害污染物电解反应器及其应用方法，该电解反应器底部设有待处理气体进口和排液口，顶部设有净化气体出口，电解反应器内设有电极，所述电极包括阴极板与阳极板交错平行排布的电极单元，电极内阴极板与阳极板交错平行排布，电极下方布置有与待处理气体进口连通的气体分布器，电极与净化气体出口之间布置有除雾器，电极与除雾器之间设有加液口。该电解反应器应用于从气流中去气态有害污染物，采用氯化氢水溶液或氯化氢和盐的混合水溶液作为电解反应的电解液，使有害气体在酸性环境下，通过电解反应器时被氯化氢电解时产生的次氯酸氧化后被溶液吸收，能有效去除气态有害污染物，且运行费用低，具有积极意义。文档编号B01D53/34GK101347705SQ20081006292公开日2009年1月21日申请日期2008年7月10日优先权日2008年7月10日发明者黄立维申请人:黄立维